دانشمندان چگونه با كامپيوتر كوانتومي كرمچاله ساختند؟
دوشنبه ۱۲ دي ۱۴۰۱ - ۲۲:۳۰مطالعه 13 دقيقهكرمچالهها پاي ثابت داستانها و فيلمهاي علميتخيلي پرطرفدار مثل پيشتازان فضا و اينترستلار هستند؛ چون نويسندهها ميتوانند با ترفند زيركانهي استفاده از كرمچاله در سفرهاي فضايي، اشكال نقض قانون نسبيت عام را كه ميگويد هيچ چيز در عالم هستي نميتواند سريعتر از سرعت نور حركت كند، حل كنند. اما در عالم واقعيت، كرمچالهها صرفا مفهومي انديشه متخصصيني هستند و وجود خارجي ندارند. برخلاف سياهچالهها كه زماني تصور ميشد صرفا انديشه متخصصيني هستند، اما حالا وجودشان در جهان هستي اثبات شده، هنوز هيچ مدركي دال بر وجود كرمچاله پيدا نشده است. باور نميكنيد؟ كافي است نگاهي به مقالهي چطور در سه مرحله تقريباً غيرممكن كرمچاله بسازيم؟ بيندازيد تا متوجه شويد تمام مراحلي كه تابهحال براي ساخت كرمچاله پيشنهاد شده، در عالم واقعيت غيرممكن هستند.
كامپيوتر كوانتومي سيكامور گوگل در ساخت «كرمچاله» استفاده شد
باوجود غيرممكن بودن ساخت كرمچاله، ماه گذشته خبر ساخت اولين كرمچاله بهوسيله كامپيوتر كوانتومي به جنجال رسانهاي تبديل شد. احتمالا شما هم اين خبر را شنيده و تصور كردهايد كرمچالهي واقعي سرانجام پا به جهان هستي ما گذاشته و ميتوان تا چند سال ديگر، شبيه سريال ريكاندمورتي از طريق آن به جاهاي دوردست در فضا تلهپورت يا حتي به گذشته سفر كرد. اما داستان دقيقا از چه قرار است؟ آيا اين كرمچالهي كوانتومي ميتواند انسانها را در يك چشم برهم زدن از يك نقطه در فضا به نقطهي ديگر بفرستد؟ آيا ميتوانيم همين فردا چمدانمان را بسته و به مريخ برويم؟
اجازه بدهيد همين ابتداي كار، ماجرا را برايتان روشن كنيم؛ كرمچالهاي كه دانشمندان دانشگاه CalTech بهكمك كامپيوتر كوانتومي «سيكامور» گوگل ايجاد كردهاند، به درد سفر در فضا يا زمان نميخورد. درواقع، انتظار نداشته باشيد اين كرمچاله، تونلي بين دو نقطه در فضازمان ايجاد كند كه يك سر سياهچاله را به سر ديگر برساند و بتوان از درون آن يك جسم فيزيكي را عبور داد. خيلي ساده بگويم؛ اين كرمچاله وجود خارجي ندارد.
جوزف ليكن از آزمايشگاه Fermilab كه در آزمايش ساخت كرمچاله نقش داشت، در يك نشست خبري توضيح داد:
ممكن بودن چيزي در انديشه متخصصينيه با ممكن بودن آن در عالم واقعيت، متفاوت است. فعلا فكر فرستادن سگتان از ميان كرمچاله را از سر بيرون كنيد.
فيزيكداني بهنام مت استراسلر نيز در وبلاگ خود نوشت:
اين كرمچاله واقعي نيست؛ حتي به واقعيت نزديك هم نيست؛ حتي بهسختي ميتوان آن را مدل شبيهسازي چيزي دانست كه به واقعيت نزديك نيست. سوال اينجا است كه آيا اين روش ميتواند روزي به شبيهسازي يك كرمچالهي واقعي منجر شود؟ شايد در آيندهاي دور. اما آيا ميتواند منجر به ايجاد يك كرمچالهي واقعي شود؟ هرگز. البته از منظورم بد برداشت نكنيد. كاري كه اين دانشمندان انجام دادند، بسيار جالب بود! اما جنجال رسانهاي كه پيرامون اين آزمايش شكل گرفت، بيش از حد بود.
پس با اين اوصاف، آنچه كه دانشمندان با كامپيوتر كوانتومي ايجاد كردند، اگر يك كرمچالهي واقعي نيست، پس چيست؟ يك مدل اسباببازي؟ رهبر تيم، ماريا اسپيروپولو از آن بهعنوان «پروتكل دورنوردي كرمچاله» (Wormhole Teleportation Protocol) ياد كرد. نزديكترين توصيف برايش «شبيهسازي» در كامپيوتر كوانتومي است، اما همانطور كه استراسلر در بلاگش اشاره كرد، شبيهسازي هم اصطلاح كاملا درستي نيست.
فيزيكدانان پيشتر موفق به شبيهسازي كرمچاله در كامپيوترهاي كلاسيك شده بودند، اما هيچ سيستم فيزيكي و قابللمسي در اين شبيهسازيها ايجاد نميشود. به همين دليل است كه نويسندگان مقاله، اصطلاح «آزمايش كوانتومي» را ترجيح ميدهند؛ چون موفق شدهاند به كمك كامپيوتر كوانتومي سيكامور گوگل، سيستم كوانتومي بهشدت درهمتنيدهاي را ايجاد كنند و بعد، يك سري ويژگيهاي كليدي خاص اين سيستم را بهطور مستقيم اندازهگيري كنند. اين ويژگيها با توصيفهاي انديشه متخصصيني از ديناميك كرمچالههاي واقعي كه بتوان از ميان آنها عبور كرد، سازگار هستند؛ به همين خاطر به آن «كرمچاله» ميگويند. اما بايد به اين نكته توجه كرد كه اين بهاصطلاح كرمچاله تنها در يك مدل انديشه متخصصيني سادهشدهي خاصي از فضازمان ايجاد شده است، نه در دنياي فيزيكي.
جوزف ليكن اين كرمچاله را اينطور توصيف ميكند:
كوچكترين و بيكيفيتترين كرمچالهاي كه ميتوان ساختش را تصور كرد.
بااينحال، حتي در همين حد هم شايد توصيف «مجموعهاي از اتمها با ويژگيهاي كرمچالهمانند» براي نتيجهي اين آزمايش دقيقتر باشد.
اشتباه نكنيد؛ اين موضوع چيزي از شگفتي كاري كه دانشمندان CalTech موفق به انجامش شدهاند، كم نميكند؛ چراكه ما تا پيش از اين آزمايش، تا اين حد به شبيهسازي انديشه متخصصينيات مربوط به گرانش كوانتومي نزديك نشده بوديم و اگر اين آزمايش با شكست مواجه ميشد، بايد خيال شبيهسازي هر انديشه متخصصينيهي گرانش كوانتومي ديگري را از سر بيرون ميكرديم.
از سوي ديگر، آنچه اين دستاورد را شگفتانگيز و جالبتوجه ميكند، استفاده از برخي از تاثيرگذارترين و هيجانانگيزترين پژوهشهاي اخير در فيزيك انديشه متخصصيني است. اما براي درك دقيق آنچه در اين آزمايش انجام شده و اهميت آن، بايد به سفري پرپيچوخم از ميان چند ايدهي انتزاعي برويم كه حاصل يك قرن پژوهش دانشمندان بزرگي ازجمله آلبرت اينشتين است.
نگاهي به اصل هولوگرافيك
بياييد داستان را با اصل هولوگرافيك شروع كنيم. همانطور كه پيشتر در مقالهي آيا ما در جهان هولوگرافيك زندگي ميكنيم؟ نوشته بودم، اين انديشه متخصصينيهي حيرتآميز براي اولين بار چيزي حدود ۳۰ سال پيش توسط فيزيكدان دانشگاه استنفورد، لئونارد ساسكيند مطرح شد. اصل هولوگرافيك كه برگرفته از انديشه متخصصينيهي جنجالي ريسمان است، ميگويد جهاني كه در آن زندگي ميكنيم و فكر ميكنيم سهبعدي است، چون به انديشه متخصصين ميتوان هر چيزي را در ابعاد طول، عرض و ارتفاع آن لمس و تجربه كرد؛ در حقيقت احتمالا فقط دو بعد دارد و عمقي در كار نيست!
اصل هولوگرافيك ابتدا بهعنوان راهحلي براي پارادوكس اطلاعات سياهچاله در دههي ۱۹۹۰ مطرح شد كه درواقع تناقضي بين مكانيك كوانتومي و نسبيت عام است.
سياهچالهها طبق توصيف نسبيت عام، اجرام سادهاي هستند. تنها چيزي كه براي توصيف آنها به زبان رياضي نياز داريد، جرم، سرعت چرخش و بار الكتريكيشان است. براي همين، اگر چيزي را داخل سياهچاله پرتاب كنيد، هيچ تغيير محسوسي در آن ايجاد نخواهد شد و انگار جسم، بهطور كامل بلعيده شده و اطلاعات مربوط به آن از بين رفته است.
پارادوكس اطلاعات سياهچاله، تناقضي بين مكانيك كوانتومي و نسبيت عام
اما وقتي گرانش كوانتومي پا به صحنه ميگذارد، دردسرها شروع ميشود؛ چراكه طبق قوانين مكانيك كوانتومي، هر چيزي، (چه ماده چه انرژي) ميتواند به تكههايي از اطلاعات، مثلا رشتههايي از صفر و يك تبديل شود. درنتيجه، اطلاعات هرگز ناپديد نميشوند؛ حتي اگر ماده يا انرژي مرتبط با آن درون سياهچاله مكيده شود.
برعكس ديدي كه نسبيت عام به سياهچالهها دارد، از انديشه متخصصين مكانيك كوانتومي، سياهچالهها اجرام فوقالعاده پيچيدهاي هستند و به همين خاطر بايد حاوي حجم عظيمي از اطلاعات باشند.
ياكوب بكنشتاين، فيزيكدان انديشه متخصصيني، در سال ۱۹۷۴ متوجه شد كه سياهچالهها آنتروپي نيز دارند و مقدار آن معين و متناسب با سطح دوبعديِ افق رويداد سياهچاله است. استيون هاوكينگ ميخواست اثبات كند كه بكنشتاين اشتباه ميكند و درون سياهچاله خبري از آنتروپي نيست، اما تلاشهايش درعوض او را به اين نتيجه رساند كه سياهچالهها بايد نوعي تابش گرمايي داشته باشند كه احتمالا راهي براي فرار اطلاعات از سياهچاله و در نتيجه نجات آنها از ناپديد شدن است.
اينطور شد كه هاوكينگ انديشه متخصصينيهي «تابش هاوكينگ» را مطرح كرد؛ اينكه سياهچالهها برخلاف چيزي كه مدتها تصور ميشد، داراي دما هستند و در طول زمان، مقدار اندكي پرتو ساطع ميكنند. در نهايت وقتي انرژي آنها بهطور كامل از افق رويداد محو شود، خود سياهچاله بايد طي فرايندي به نام تبخير سياهچاله (Black Hole Evaporation) بهطور كامل ناپديد شود. اما پس چه بر سر اطلاعات درون سياهچاله ميآيد؟ آيا بهطور كامل از بين ميروند و قوانين فيزيك كوانتوم نقض ميشود، يا اينكه به نحوي در تابش هاوكينگ جان سالم به در ميبرند و تناقض برطرف ميشود؟
و حالا ميرسيم به اصل هولوگرافيك كه قصد داشت اين پارادوكس را حل كند؛ ساسكيند و خرارد هوفت (فيزيكدان هلندي) در اواسط دههي ۹۰ اين انديشه متخصصينيه را مطرح كردند كه وقتي جسمي درون سياهچاله كشيده ميشود، روي افق رويداد نقشي دوبعدي از خود به جاي ميگذارد. هنگام تابش هاوكينگ، پرتوي ساطعشده از سطح سياهچاله، اين نقش دوبعدي را به خود ميگيرد و به اين ترتيب از محو شدن اطلاعات به همراه سياهچاله جلوگيري ميشود. اين دو فيزيكدان سپس اين انديشه متخصصينيه را از سياهچاله به كل جهان هستي بسط دادند و آن را به يك هولوگرام تشبيه كردند؛ اينكه جهان سهبعدي ما با تمام شكوه و عظمتش درواقع از دل يك «كد منبع» دوبعدي بيرون آمده است (انديشه متخصصينيهاي كه البته هنوز ثابت نشده است!)
بعد از مطرح شدن اصل هولوگرافيك، نوبت به خوان مالداسنا رسيد؛ اين فيزيكدان انديشه متخصصيني آرژانتيني در سال ۱۹۸۹ با كشف تناظري كه به دوگاني مالداسنا (AdS/CFT) مشهور است، نشان داد چگونه يك جهان فرضي ميتواند هولوگرام باشد. او توانست دو مفهوم ناسازگار در فيزيك، يعني انديشه متخصصينيهي گرانش و انديشه متخصصينيهي ميدان كوانتومي را زير يك چارچوب انديشه متخصصيني كنار هم بياورد.
اصل هولوگرافيك، راهحلي براي پارادوكس اطلاعات سياهچاله
جهان فرضي مالداسنا به شكل فضاي پاددوسيتر (AdS) در انديشه متخصصين گرفته شده است. اين فضا به بيان ساده، هيچ ماده يا انرژي در خود ندارد (در نتيجه خبري از گرانش نيست) و در فاصلهاي بسيار بسيار دور، به سمت داخل خميده ميشود؛ اين در حالي است كه منتهياليه جهان واقعي ما كه به آن فضاي دوسيتر (de Sitter space) گفته ميشود، مسطح است و خميدگي ندارد.
دوگانگي در فيزيك به مدلهايي اشاره دارد كه به انديشه متخصصين متفاوت ميآيند، اما ميتوان از آنها براي توصيف پديدههاي فيزيكي متناظر استفاده كرد. مثلا، يخ، آب و بخار سه فاز مختلف يك مادهي شيميايي يكسان هستند؛ دوگانگي نيز به يك پديده به دو صورت متفاوت و البته معكوس نگاه ميكند.
درمورد انديشه متخصصينيهي AdS/CFT، دوگانگي بين مدل جهان فرضي AdS و يك سيستم كوانتومي بهنام «انديشه متخصصينيه ميداني همديس» (CFT) است كه بهجاي گرانشي كه ما در جهان هستي ميشناسيم، داراي درهمتنيدگي كوانتومي است.
علت سردرگمي دربارهي ماهيت «چيزي» كه دانشمندان CalTech از اين آزمايش به دست آوردهاند، به همين مفهوم دوگانگي برميگردد. ماجرا اين است كه دانشمندان كرمچالهي فيزيكي و واقعي ايجاد نكردهاند، بلكه صرفا ويژگيهاي برخي از ذرات كوانتومي درهمتنيده را در فضازمان مسطح و معمولي خودمان دستكاري كردهاند؛ بااينحال، ويژگيهاي اين سيستم بهگونهاي است كه ما را ياد كرمچاله مياندازد؛ براي همين برخي از آن بهعنوان كرمچاله ياد كردهاند.
وصل كردن انديشه متخصصينيهي ER به انديشه متخصصينيه EPR
بياييد براي چند لحظه به روزهاي اوليهي شكلگيري مكانيك كوانتومي برگرديم. آلبرت اينشتين در سال ۱۹۳۵ بههمراه نيتان روزن و بوريس پودولسكي دست به يك آزمايش فكري زد كه بسيار معروف شد. او در طول اين آزمايش، عجيب و غيرمنطقي بودن پديدهاي را نشان داد كه به آن «رفتاري عجيب در دوردست» ميگفت. منظور اينشتين از اين رفتار عجيب و غيرمنطقي، انديشه متخصصينيهي درهمتنيدگي (Quantum Entanglement) بود و با اين آزمايش قصد داشت نشان دهد مكانيك كوانتومي انديشه متخصصينيهي كاملي نيست. اين فرضيه به پارادوكس EPR يا پارادوكس اينشتين-پودولسكي-روزن معروف است.
اما اينشتين همراه با روزن مقالهي ديگري نيز در همان سال نوشت كه البته از شهرت بسيار كمتري از پارادوكس EPR برخوردار است. اين دو با رياضيات نسبيت عام نشان دادند كه وقتي يك سياهچاله متولد ميشود، بهطور خودكار يك سفيدچاله چسبيده به آن نيز ايجاد ميشود كه در مركز خود نقطهي تكينگي دارد، اما افق رويدادش درست برعكس سياهچاله عمل ميكند؛ به اين معني كه هيچ چيزي نميتواند وارد سفيدچاله شود و هرچيزي كه در لحظهي شكلگيري سفيدچاله داخل آن باشد، سريعتر از سرعت نور به بيرون پرتاب ميشود. وقتي هم كه يك سياهچاله و يك سفيدچالهي چسبيده به هم داشته باشيم، يعني يك در ورودي و يك در خروجي و اين همان تعريف سازوكار كرمچاله است. البته آنروزها هنوز نام كرمچاله سر زبانها نيفتاده بود و به اين فرضيه، «پل اينشتين-روزن» يا انديشه متخصصينيهي ER ميگفتند. (البته اگر دقت كرده باشيد، شخصيت جين فاستر در فيلم تور نيز بنابهدلايلي به كرمچالهها پل اينشتين-روزن ميگويد.)
حالا از آن روزها فاصله بگيريد و با ما به سال ۲۰۱۳ بياييد. در اين سال، ساسكيند و مالداسنا انديشه متخصصينيهي جنجالي عجيبي مطرح كردند و نام آن را ER = EPR گذاشتند؛ آنها گفتند دو فرضيهي در ظاهر متفاوت اينشتين، يعني EPR و ER در اصل يكي هستند و آن را بهعنوان راهحلي براي پارادوكس اطلاعات سياهچاله ارائه دادند.
ER = EPR : كرمچالهها در فضازمان همان درهمتنيدگي كوانتومي هستند
ساسكيند و مالداسنا اينطور استدلال كردند كه كرمچالهها معادل پديدهي درهمتنيدگي هستند؛ شايد نقطههايي در فضازمان كه به انديشه متخصصين ما دور ميآيند، آنقدر هم دور نيستند و درواقع توسط كرمچالههاي ميكروسكوپي نامرئي كه توسط پديدهي درهمتنيدگي ايجاده شدهاند، اين نقاط بهظاهر دوردست را به هم وصل ميكنند. در اين سناريو، كرمچاله بين سياهچاله و تابش هاكينگ آن ايجاد ميشود؛ البته نسخهاي بهمراتب پيچيدهتر از آنچه تاكنون فكر ميكرديم، با رشتههاي بسيار كه به هر يك از تكههاي تابش هاوكينگ ختم ميشوند. بدينترتيب، اطلاعات از نابودي در امان ميمانند. دوگانگي ER مساوي است با EPR مبتني بر اين انديشه متخصصينيهي آزمايشنشده است كه ميگويد كرمچالهها نمود هندسي درهمتنيدگي كوانتومي هستند. بهعبارت ديگر، «رفتار عجيب در دوردست» يا همان درهمتنيدگي كوانتومي باعث ايجاد فضازمان ميشود.
در سال ۲۰۱۷، يكي از نويسندگان مقاله بهنام دنيل جفريس از دانشگاه هاروارد، همراه با پينگ گائو و آرون وال، موفق شد انديشه متخصصينيهي ER = EPR را به كرمچالههاي عبورپذير بسط دهد و دوگانگي ديگري را به معرض نمايش بگذارد؛ اينكه كرمچالهي عبورپذير درواقع روي ديگر دورنوردي كوانتومي (Quantum Teleportation) است كه طي آن، اطلاعات از طريق درهمتنيدگي از نقطهاي به نقطهي ديگر در فضا منتقل ميشوند. همين دو سال پيش بود كه گروه ديگري از فيزيكدانان نشان دادند كه ديناميك يك سيستم كوانتومي ساده ميتواند معادل اثرات گرانش كوانتومي باشد؛ به اين معني كه شايد آزمايش اين دوگانگي در پردازندههاي كوانتومي ممكن باشد. اين مدل باتوجه به نام نويسندگانش (Sachdev-Ye-Kitaev)، به مدل SYK معروف است.
كامپيوتر كوانتومي سيكامور گوگل وارد ميشود
خب حالا تمام اين مباحثهها چه ارتباطي با مقالهي منتشر شده دربارهي ايجاد كرمچاله دارد؟ هشدار: از اينجا به بعد، داستان كمي پيچيده ميشود و نيازمند دانش كافي دربارهي مباحث فيزيك كوانتومي است.
ارتباط تمام مواردي كه تااينجا دربارهاش صحبت شد با آزمايش ساخت كرمچاله در اين است كه نويسندگان مقاله از آنها بهعنوان چارچوبي براي آزمايش خود استفاده كردند تا نسخهي كوچك و بسيار سادهشدهي مدل SYK را بسازند. در يك سمت از سيستم كوانتومي SYKمانند آنها، درهمتنيدگي كوانتومي و دورنوردي كوانتومي قرار دارد و در سمت ديگر، ديناميك گرانشي، و عاملي كه اين دو را به هم پيوند ميزند، همان دوگانگي ER = EPR است. اين تيم يك حالت درهمتنيده بين دو سمت ايجاد كرد كه هر كدام داراي هفت فرميون مايورانا (فرميوني كه پادذره خودش است) بود؛ تقريبا مشابه كرمچالهاي در t=0. براي رمزنگاري آن هم از هفت كيوبيت استفاده كردند.
در مرحله بعدي، دانشمندان «دهانه» سمت چپ و راست اين بهاصطلاح «كرمچاله» را جابهجا كردند تا سيستم كوانتومي را بهنوعي بهصورت عقبگرد در زمان تكامل دهند. سپس، يك كيوبيت را بهعنوان «مرجع» در انديشه متخصصين گرفتند و آن را با كيوبيت ديگري بهعنوان «كاوشگر» درهمتنيده كردند. بدينترتيب، تعداد كيوبيتهاي مدار به ۹ رسيد. كيوبيت كاوشگر (probe) سپس با يكي از كيوبيتهايي كه در دهانهي سمت چپ قرار داشت، تعويض شد؛ تقريبا مثل اين كه ذرهاي وارد يكي از دهانههاي كرمچاله شود. با تكامل روبهجلوي كرمچاله، اطلاعاتي كه بر دوش كيوبيت كاوشگر بود، طي فرايند درهمريختگي كوانتومي (Quantum Scrambling) در كل سيستم پراكنده شد.
اين دانشمندان در مرحلهي بعد، يك سري عمليات كوانتومي در سطح برهمكنش درهمتنيده را روي سيستم پياده كردند. در سمت گرانشي سيستم، اين برهمكنش معادل تزريق يكبارهي انرژي منفي (انرژي ميدانهاي بدون ذره) در فضازمان است. اين اتفاق از اهميت زيادي برخوردار است؛ چراكه كرمچالهها ذاتا ناپايدار هستند و اگر چيزي بخواهد از ميان آنها عبور كند، بلافاصله فرو ميريزند. براي اينكه بتوان دهانهي كرمچاله را براي مدت كافي باز نگه داشت تا جسم مورد انديشه متخصصين از ميان آن عبور كند، لازم است نوعي انرژي منفي به آن اضافه شود. نكته اينجا است كه در فيزيك كلاسيك، انرژي منفي وجود ندارد، اما در مكانيك كوانتومي چرا؛ بهويژه در جفتهاي ذرات مجازي كه به مدت بسيار كوتاهي در خلا فضا ظاهر ميشوند و تقريبا بلافاصله از بين ميروند. اين انرژي خلا درواقع مكانيزم زيربنايي تابش هاوكينگ است.
ناتواني در توليد انرژي منفي كافي دليل علميتخيلي بودن كرمچالهها
البته، هنوز هيچ راهي پيدا نشده تا بتوان به اندازهاي انرژي منفي توليد كرد تا در عالم واقعيت، دهانهي كرمچالهاي عبورپذير در مقياس بزرگ را باز نگه دارد. به همين دليل است كه كرمچالهها هنوز نتوانستهاند از حوزهي داستانهاي علميتخيلي فراتر روند.
اما در مقياس كوچك اين آزمايش، دانشمندان چيزي شبيه موجشوكي از انرژي منفي ايجاد كردند كه توانست اين «كرمچاله» كوچك را آنقدر پايدار نگه دارد تا كيوبيت كاوشگر از ميان آن عبور كند. تزريق انرژي مثبت نيز باعث بسته شدن دهانه ميشود. با تكامل روبهجلوي «كرمچاله»، اطلاعات درهمريخته از كيوبيت در حال عبور بهطور تدريجي به دهانهي سمت راست سيستم منتقل شد.
پژوهشگران با اندازهگيري ميزان درهمتنيدگي بين كيوبيت مرجع و كيوبيتي كه در دورترين فاصله از آن در سمت راست دهانهي كرمچاله بود، انتقال اطلاعات را تاييد كردند. در مرحلهي تزريق انرژي منفي، درهمتنيدگي بهمراتب بيشتري از مرحلهي تزريق انرژي مثبت وجود داشت كه اين نشان ميدهد اطلاعات از طريق مكانيزمي با فيزيكي مشابه كرمچالهي عبورپذير، منتقل شدهاند.
اردك كوانتومي فوقالعاده كوچك
آزمون مرغابي (Duck test) نمونهاي از استدلال منطقي است كه بين انگليسيزبانها بهصورت اصطلاح، بسيار رايج است. اين آزمون اينطور استدلال ميكند كه «اگر چيزي شبيه اردك به انديشه متخصصين ميرسد، مثل اردك شنا ميكند و صداي اردك درميآورد، آن چيز احتمالاً اردك است.»
جوزف ليكن، يكي از نويسندگان مقاله، از استدلال آزمون مرغابي استفاده ميكند تا بگويد آنچه اعضاي تيم موفق به ايجادش شدند، از ويژگيهاي كرمچاله بهرهمند است، پس ميتوان به آن كرمچاله گفت.
ما در اين آزمايش عملا دري ايجاد كرديم كه مدتي باز است و بعد دوباره بسته ميشود. كرمچاله هم مقياس زماني خودش را دارد و لازم است كه در زمان مناسب از داخل آن عبور كرد.
اما خب، اردك آنها فوقالعاده كوچك است؛ براساس انديشه متخصصينيهي جفريس، كرمچالهاي بهكوچكي يك الكترون، ۱۰۴۵ برابر درهمتنيدگي بيشتري از مدلي كه دانشمندان CalTech ايجاد كردند، دارد. خلاصه بگوييم، رفتار اتمها در اين آزمايش دقيقا هماني بود كه ميشد با مكانيك كوانتوم سنتي دههي ۱۹۲۰ پيشبيني كرد. اما نكته جالبتوجه دربارهي اين آزمايش اين است كه ما حالا يك مدل دوگانهي جديدي در اختيار داريم تا با آن رفتار برخي از سيستمهاي خاص را توصيف كنيم.
اسپيروپولو ميگويد زماني كه براي اولين بار نتايج آزمايش را به ساسكيند نشان داد، به او گفت:
البته كه بايد همين نتيجه را مشاهده ميكردي. من كه به تو گفته بودم. از سال ۲۰۱۵ تا حالا دارم ميگويم كه در اين مورد حق با من است.
جفريس ميگويد اگر اينشتين زنده بود، به همان دليلي كه نويسندگان داستانهاي علميتخيلي عاشق استفاده از ترفند كرمچاله هستند، از مدل دورنوردي كرمچالهاي اسپيروپولو و همكارانش استقبال ميكرد. يكي از چيزهايي كه در مورد درهمتنيدگي، فيزيكدانان بزرگ را آزرده كرده بود اين موضوع بود كه اطلاعات بهانديشه متخصصين ميرسيد سريعتر از سرعت نور منتقل ميشوند و اين اصل عليت را نقض ميكند. اما در اين آزمايش، چون كيوبيت از ميانبر كرمچاله استفاده ميكند، ديگر نميتوان گفت سريعتر از نور حركت كرده است.
اگرچه اعضاي تيم به نتيجهي آزمايش خود اميدوار هستند و با هيجان از آن بهعنوان كرمچاله ياد ميكنند، برخي از فيزيكداناني كه در اين پروژه شركت نداشتند، با احتياط و ترديد به آن واكنش نشان دادند. اسكات آرونسون از دانشگاه تگزاس به نيويورك تايمز گفت:
گفتن اينكه اين آزمايش يك كرمچالهي فيزيكي را به عالم واقعيت آورده است، مثل اين است كه بگوييم هر بار كرمچالهاي را روي كاغذ ترسيم ميكنيم، آن را به عالم واقعيت آوردهايم.
دانيل هارلو از دانشگاه MIT نيز ميگويد مدل زيربنايي گرانش كوانتومي مورد استفاده در اين آزمايش بهحدي ساده است كه نميتوان از آن انتظار توليد كرمچاله واقعي داشت.
از انديشه متخصصين من، اين آزمايش هيچ چيز جديدي به آنچه قبلا در مورد گرانش كوانتومي ميدانستيم، اضافه نكرد. اما از سوي ديگر، من فكر ميكنم كه اين آزمايش، يك دستاورد متخصص هيجانانگيز است، چون اگر قرار بود حتي در اين حد هم نتوانيم (كه تا پيش از اين آزمايش نميتوانستيم)، آنوقت بايد قيد شبيهسازي تمام انديشه متخصصينيات جالب گرانش كوانتومي را ميزديم.
خود نويسندگان مقاله ميگويند كه اين آزمايش تازه اولين گام است. ليكن ميگويد:
صحبت فقط سر كرمچاله نيست. ما در تلاشيم تا به درك كاملي از آنچه وجود كرمچالهها را ممكن ميكند، برسيم.
از لحاظ انديشه متخصصيني، اگر اين تيم دو كامپيوتر كوانتومي را در دو نقطهي روبهروي هم در دو سر كره زمين مستقر ميكردند، يا مثلا يكي را در آزمايشگاهي در Caltech و ديگري را در آزمايشگاه هاروارد قرار ميدادند، آنوقت نسخهي بهبوديافتهي اين تكنولوژي ميتوانست اطلاعات كوانتومي را از يك سر به سر ديگر آن منتقل كند. با ادامهي پيشرفت كامپيوترهاي كوانتومي و فرصتهاي بيشتري براي آزمايشهاي دقيقتر، ميتوان اميد داشت كه دانشمندان روزي بتوانند به فضاي دروني كرمچالههاي كوچكشان ورود كنند و با درك بهتر از سازوكار آنها، از كجا معلوم؛ شايد سرانجام روزي فرا برسد كه كرمچالهي واقعي نيز ساخته شود.
هم انديشي ها